□ 本报记者 王乐意
中国科学院山西煤炭化学研究所是国内石墨烯研发的先行者。2009年该所成为国际首批科研级石墨烯供应商，2013年与晋能集团合作建成吨级石墨烯中试示范线，具备了石墨烯系列材料的稳定供应能力，2015年与山西三维集团成功合成高品质煤基石墨烯材料。
在石墨烯制备和产业化频频告捷的同时，该所还积极开展了石墨烯在储能和功能材料等领域的应用技术开发。记者近日来到山西煤化所，采访了攻克石墨烯吨级中试技术并在超级电容器应用领域取得较大进展的科研团队领衔者陈成猛副研究员。
储能是石墨烯的主要应用领域。陈成猛告诉记者，2014年山西煤化所与山西三维集团合作，共同承担了山西省煤基重大科技攻关专项（MC2014-01），建成国际先进的储能器件组装中试平台，解决了一直以来困扰石墨烯应用的分散问题，成本降低25%。该项目研制的石墨烯超级电容器可实现大功率（＞7kW/kg）、快速（＜2分钟内）充放电，同时具有循环寿命长（＞20万次）等优点。
在印刷电子领域，陈成猛带领团队在国内率先开展新型石墨烯基导电油墨的研发。该产品以石墨烯和炭黑为复合导电填料，以改性高分子为连接料，辅以环保型溶剂及其它助剂，经复合界面匹配和纳米分散研制而成。团队还开发了配套的印刷工艺和装备，可实现石墨烯基电子线路的精细设计和印刷，并具有电导率高、附着力强和耐候性好等独特优势，广泛应用于印刷电路、RFID电极、电镀底层、键盘接点和印制电阻、电子书、红外发热体等领域。
在精密加工与制造领域，山西煤化所与贵州荣清公司合作开发了高性能石墨烯改性超硬磨具。“该技术引入石墨烯对超硬磨具制品改性，仅0.5wt%添加量即可快速移除加工产生的磨削热，有效防止工件烧伤，提高加工精度和效率。测试结果表明，磨削寿命、磨削热传输、磨耗比等关键参数均明显改善，综合性能提升35%以上。”陈成猛介绍说。
热管理材料是石墨烯非常有前景的应用领域。在该领域，山西煤化所与清华大学和中科院金属所合作，研制出高导热石墨烯/炭纤维复合薄膜。该薄膜材料借助炭纤维的高强高模特性，以石墨烯作为导热基元，通过双螺杆挤出及熔融混捏，与低密度聚乙烯有效复合，仅0.8wt%石墨烯添加量即可在实现石墨烯均匀分散的同时，将聚乙烯复合体的热导率提升30%，拉伸强度提升38%，热失效温度提升58℃。高导热石墨烯/炭纤维复合薄膜在微电子集成及高效散热领域展现出较大潜力。
在精细化工领域，山西煤化所依托炭材料和能源催化学科优势，将石墨烯作为新型高效催化剂，率先应用于煤炭清洁高效转化相关催化过程，如甲醇选择氧化、低碳醇、费托合成和生物质转化等领域，均取得良好效果，并申请了相关专利。
据陈成猛介绍，目前，中科院煤化所已与晋能集团、山西三维和山西美锦等驻晋企业达成石墨烯的产研合作，并与沙特基础工业公司、中车新能源、国家电网和北京集星等国内外知名企业建立合作关系，以期进一步推进石墨烯的应用进程。